【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、池や湖、港湾などの閉鎖性水域における水質浄化に適用される水流発生装置の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湖や池や港湾などの閉鎖性水域では、冬期には表層水の温度が底層水より低いため、水塊の上下交換が行なわれている。一方、夏期には表層水の温度が上昇して底層水をより水温が高くなり、上下水塊の交換が行なわれなくなる。このため、底層では酸素濃度が低下し、これにより水質が低下する。
【０００３】
このような問題を解決するために用いられるものとして、水を流動させて水塊の交換を行う水流発生装置がある。この装置は、上記の理由から、底層水と比して表層水の温度が上昇する夏期に運転を行うものである。
【０００４】
従来の上記水流発生装置について、図８により説明する。図８において、１は水流発生部で、駆動水ポンプ４により加速された水流が駆動水供給ホース５を介して供給され、これを吐出する。２はこの吐出流を整流する外筒、３は水流発生部１を支持するステイ、８はポンプ４が配設された浮体、１０はこの浮体８に設けられた水吸込み用フート弁である。１１は駆動水ポンプ４を駆動するための電源ケーブル、１２は駆動水ポンプを制御するための制御装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水流発生装置の運転においては、この装置の起動・停止が手動又はタイマーにより行われており、実際の水質の変化を検知して起動・停止を行っていないため、効率的な水質浄化が行えず、また、人手がかゝるという課題があった。本発明は上記の課題を解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の水流発生装置の駆動制御装置は、閉鎖性水域の底層に配設された水流発生部と、同閉鎖性水域の表層に配設され表層の水を吸引して上記水流発生部に供給する駆動水ポンプを備えた水流発生装置において、上記閉鎖性水域の表層と底層にそれぞれ配設されそれぞれの水中の溶存酸素の濃度を検出するセンサ、および同それぞれのセンサより検出信号を入力し表層と底層の溶存酸素濃度差に対応した回転数で上記駆動水ポンプを駆動する制御器を備えたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
上記において、センサにより検出された閉鎖性水域の表層水と底層水の溶存酸素の濃度は制御器に入力され、同制御器はその差を求め、これが所定値以上になると駆動水ポンプへ電力を供給し、同ポンプを駆動する。
【０００８】
上記閉鎖性水域においては、冬期には表層水の温度が底層水より低いため、水塊の上下交換が行われるが、表層水の温度が上昇して底層水の温度より高くなる夏期には、上下水塊の交換が行われないため、底層水の溶存酸素濃度が低下する。
【０００９】
本発明において、駆動水ポンプが駆動されるのは、底層水の溶存酸素濃度が表層水のそれよりも低下した場合であり、表層水の温度が上昇する夏期のため、駆動水ポンプが駆動されると温度の高い表層水が底層に供給され、閉鎖性水域内の水は上下に循環し、溶存酸素濃度の均一化が促進される。
【００１０】
また、上記制御器は、駆動水ポンプの回転数を表層水と底層水の溶存酸素の濃度差に対応したものとするため、濃度差に応じた電力を駆動水ポンプに供給し、駆動水ポンプの効率的な運転を可能としている。
【００１１】
【実施例】
本発明の第１実施例に係る水流発生装置の駆動制御装置について、図１及び図２により説明する。
【００１２】
なお、本実施例の駆動制御装置は、閉鎖性水域である湖水等の底層１６に配設された外筒２１内に設けられ内部に図示しない水ジェットポンプが設けられた水流発生部２３、および上記湖水等の表層１６に設けられた浮体８に配設され駆動水供給ホース２４を介して上記水流発生部２３に接続された駆動水ポンプ２５を備えた水流発生装置に適用されたものである。
【００１３】
図１に示す本実施例の駆動制御装置は、上記湖水等の表面に設けられたフロート部４３と底面に設けられた係留点４４との間に接続されたワイヤ４５の表層１５部分と底層１６部分にそれぞれ配設された溶存酸素濃度センサ２６ａ，２６ｂ、および同センサ２６ａ，２６ｂが信号ケーブル２７ａ，２７ｂを介して接続され上記駆動水ポンプ２５が電源ケーブル２８を介して接続された制御器２９により形成されている。
【００１４】
また、上記制御器２９は、図２に示すように、上記溶存酸素濃度センサ２６ａ，２６ｂが入力インターフェース３４を介して接続された演算処理部３５、および同演算処理部３５に出力インターフェース３６を介して接続され上記駆動水ポンプ２５が接続された出力電圧可変の直流電源部３７を備えている。
【００１５】
次に、本実施例の装置の作用について、図１乃至図３により説明する。図１乃至図３において、センサ２６ｂにより検出された底層１６の溶存酸素濃度が基準値より小さく、かつ、この溶存酸素濃度に一定の許容範囲ΔＤＯを加算した値がセンサ２６ａにより検出された表層１５のそれより小さい場合は、底層１６に溶存酸素濃度の低い水塊の停滞が予想されるため、センサ２６ａ，２６ｂからの信号を入力した制御器２９の演算処理部３５が指令信号を直流電源部３７へ出力し、同電源部３７が駆動水ポンプ２５のモータへ電力を供給してこれを駆動する。
【００１６】
通常、上記のように溶存酸素濃度が低い水塊が底層１６に停滞するのは夏期であり、この時期には、図４に示すように表層１５で水温と溶存酸素濃度は高くなるが、底層１６ではいずれも表層１５より低い値いとなる傾向がある。
【００１７】
そのため、駆動水ポンプ２５が運転を開始し、表層１５の温かい水を吸引して水流発生部２３へ送り込み、同発生部２３が底層１６へ放水すると、この放水された表層１５の水は温かいため、上昇する水流を発生させ、湖水等を循環させ、底層１６の水の温度を上昇させ、溶存酸素濃度を高める。
【００１８】
上記駆動水ポンプ２５へ供給される直流電源部３７の出力電圧は、演算処理部３５が次式（１）を用いて演算を行って求めた電圧値である。
そのため、駆動水ポンプ２５のモータは表層１５と底層１６の溶存酸素濃度の差に対応した電圧が印加され、駆動水ポンプ２５はこれに対応した回転数で回転するため、湖水等を効率的に循環させるとともに、この差が許容範囲ΔＤＯ内になると、駆動水ポンプ２５は停止する。
【００１９】
本実施例においては、センサ２６ａ，２６ｂを用いて検出した溶存酸素濃度により湖水等を循環させたが、湖水等の水温は、底層１６で溶存酸素濃度が低下する夏期には、図４に示すように溶存酸素濃度と同様に表層１５で高く、底層１６で低くなる。
【００２０】
そのため、溶存酸素濃度センサに代えて水温センサを用いることができ、この場合の制御フローは図５に示すものであり、演算処理部３５が行う直流電源部３７の出力電圧の計算式は次式（２）となる。
出力電圧＝Ｃ2 ×〔表層の温度−（底層の温度＋ΔＴ）〕 ……………（２）
こゝで、ΔＴは温度の許容範囲である。
【００２１】
以上、本実施例においては、溶存酸素濃度センサを用いた場合と、温度センサを用いた場合について説明したが、これらのセンサを組合せて使用することも当然ながら可能である。
【００２２】
本発明の第２実施例を図６及び図７により説明する。図６及び図７に示す本実施例は、図１及び図２に示す第１実施例の装置に、ソーラパネル４１と蓄電池４２とソーラ電力制御装置４３が加えられたものであり、ソーラパネル４１が発生した電力により駆動水ポンプ２５を駆動している。
【００２３】
本実施例においては、昼間、ソーラパネル４１が発電した電力は駆動ポンプ２５に供給されてこれを作動させ、余った電力は蓄電池４２に蓄えられている。演算処理部３５からの指令信号はソーラ電力制御装置４５に伝送され、ソーラパネル４１及び蓄電池４２から所要電力が駆動ポンプ２５に供給される。
【００２４】
この電力が不十分な場合は、ソーラ電力制御装置４５から不足電力に関する信号が演算処理部３５に伝送され、不足電力に相当する電力を供給するための指令信号が演算処理部３５より直流電源部３７に送られ、外部から供給される電力が加えられて駆動水ポンプ２５が駆動される。
【００２５】
なお、上記の第１，第２実施例の場合、駆動水ポンプのモータはいずれも直流電源によって駆動され、電圧を調節することにより回転数を制御しているが、交流電源を使用し、周波数を調節することにより回転数の制御を行うものとすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の水流発生装置の駆動制御装置は、閉鎖性水域の底層に配設された水流発生部と、表層に配設された駆動水ポンプを備えた水流発生装置において、上記閉鎖性水域の表層と底層にそれぞれ配設されて溶存酸素の濃度を検出するセンサと、同センサより検出信号を入力してそれぞれの溶存酸素の濃度差に対応した回転数で上記駆動水ポンプを駆動する制御器を備えたことによって、水質変化に合せて自動的な駆動水ポンプの運転が可能となったため、効率的な水質低下の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る駆動制御装置の説明図である。
【図２】上記第１実施例に係るブロック図である。
【図３】上記第１実施例に係る溶存酸素濃度で制御する場合のフロー図である。
【図４】上記第１実施例に係る関係図で、（ａ）は水深と水温、（ｂ）は水深と溶存酸素濃度の関係図である。
【図５】上記第１実施例に係る水温で制御する場合のフロー図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る駆動制御装置の説明図である。
【図７】上記第２実施例に係るブロック図である。
【図８】従来の装置の説明図である。
【符号の説明】
１５ 表層
１６ 底層
２１ 外筒
２３ 水流発生部
２４ 駆動水供給ホース
２５ 駆動水ポンプ
２６ａ，２６ｂ 溶存酸素濃度センサ
２７ａ，２７ｂ 信号ケーブル
２８ 電源ケーブル
２９ 制御器
３５ 演算処理部
３７ 直流電源部
４１ ソーラパネル
４２ 蓄電池
４５ ソーラ電力制御装置[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a drive control device for a water flow generator applied to water purification in closed water areas such as ponds, lakes, and harbors.
[0002]
[Prior art]
In closed water areas such as lakes, ponds, and harbors, the surface water is lower than the bottom water in the winter, so the water mass is exchanged up and down. On the other hand, in the summer, the temperature of the surface water rises and the temperature of the bottom water becomes higher, so that the upper and lower water bodies are not exchanged. For this reason, in the bottom layer, the oxygen concentration is lowered, thereby lowering the water quality.
[0003]
As a device used to solve such a problem, there is a water flow generator for exchanging water blocks by flowing water. For this reason, this apparatus is operated in the summer when the temperature of the surface water rises compared to the bottom water.
[0004]
The conventional water flow generator will be described with reference to FIG. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a water flow generation unit, and a water flow accelerated by the drive water pump 4 is supplied via the drive water supply hose 5 and discharged. Reference numeral 2 denotes an outer cylinder that rectifies the discharge flow, 3 a stay that supports the water flow generation unit 1, 8 a floating body provided with a pump 4, and 10 a water suction foot valve provided in the floating body 8. 11 is a power cable for driving the drive water pump 4, and 12 is a control device for controlling the drive water pump.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the operation of a conventional water flow generator, the start / stop of this device is performed manually or by a timer, and the actual water quality change is not detected to start / stop. There was a problem that it was not possible to do this and that it was a labor-intensive work. The present invention seeks to solve the above problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The drive control device for a water flow generator according to the present invention includes a water flow generator disposed in the bottom layer of the closed water area and a surface layer disposed in the closed water area to suck and supply the surface water to the water flow generator. In the water flow generator equipped with a driving water pump, a sensor for detecting the concentration of dissolved oxygen in each water disposed on the surface layer and the bottom layer of the closed water area, and a detection signal input from each sensor And a controller for driving the drive water pump at a rotational speed corresponding to the difference in dissolved oxygen concentration between the bottom layer and the bottom layer.
[0007]
[Action]
In the above, the concentration of dissolved oxygen in the surface water and bottom water in the closed water area detected by the sensor is input to the controller, and the controller obtains the difference, and when this exceeds a predetermined value, power is supplied to the drive water pump. Supply and drive the pump.
[0008]
In the closed water area, since the temperature of the surface water is lower than the bottom water in the winter, the water mass is exchanged up and down, but in the summer when the temperature of the surface water rises and becomes higher than the temperature of the bottom water, Since the upper and lower water bodies are not exchanged, the dissolved oxygen concentration in the bottom layer water is lowered.
[0009]
In the present invention, the driving water pump is driven when the dissolved oxygen concentration of the bottom layer water is lower than that of the surface layer water. Since the temperature of the surface layer water rises in the summer, the driving water pump is driven. Then, the surface water with high temperature is supplied to the bottom layer, and the water in the closed water area circulates up and down, and the uniformization of the dissolved oxygen concentration is promoted.
[0010]
The controller supplies the drive water pump with electric power corresponding to the concentration difference so that the rotational speed of the drive water pump corresponds to the concentration difference between the dissolved oxygen in the surface water and the bottom water. It is possible to operate efficiently.
[0011]
【Example】
A drive control device for a water flow generator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0012]
The drive control device of the present embodiment includes a water flow generator 23 provided in an outer cylinder 21 provided in the bottom layer 16 of lake water or the like which is a closed water area, and provided with a water jet pump (not shown) inside. The present invention is applied to a water flow generator provided with a drive water pump 25 disposed on a floating body 8 provided on the surface layer 16 such as the lake water and connected to the water flow generator 23 via a drive water supply hose 24. .
[0013]
The drive control apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 has a surface layer 15 portion and a bottom layer 16 of a wire 45 connected between a float portion 43 provided on the surface of the lake or the like and a mooring point 44 provided on the bottom surface. Dissolved oxygen concentration sensors 26a and 26b, and sensors 29a and 26b, which are respectively disposed in the portions, are connected via signal cables 27a and 27b, and the controller 29 is connected to the drive water pump 25 via a power cable 28. It is formed by.
[0014]
Further, as shown in FIG. 2, the controller 29 includes an arithmetic processing unit 35 to which the dissolved oxygen concentration sensors 26a and 26b are connected via an input interface 34, and an output interface 36 to the arithmetic processing unit 35. And an output voltage variable DC power supply unit 37 to which the drive water pump 25 is connected.
[0015]
Next, the operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3, the surface layer 15 in which the dissolved oxygen concentration of the bottom layer 16 detected by the sensor 26b is smaller than the reference value, and a value obtained by adding a certain allowable range ΔDO to the dissolved oxygen concentration is detected by the sensor 26a. In the bottom layer 16, a stagnation of a water mass having a low dissolved oxygen concentration is expected, so that the arithmetic processing unit 35 of the controller 29 that has received signals from the sensors 26 a and 26 b sends the command signal to the DC power supply unit The power supply unit 37 supplies power to the motor of the drive water pump 25 to drive it.
[0016]
Normally, the water mass having a low dissolved oxygen concentration stagnates in the bottom layer 16 in the summer as described above. At this time, the water temperature and the dissolved oxygen concentration are high in the surface layer 15 as shown in FIG. No. 16 tends to be lower than the surface layer 15.
[0017]
Therefore, when the driving water pump 25 starts operation, the warm water of the surface layer 15 is sucked and sent to the water flow generation unit 23, and when the generation unit 23 discharges water to the bottom layer 16, the discharged water of the surface layer 15 is warm. The rising water flow is generated, the lake water is circulated, the temperature of the water in the bottom layer 16 is raised, and the dissolved oxygen concentration is increased.
[0018]
The output voltage of the DC power supply unit 37 supplied to the drive water pump 25 is a voltage value obtained by the calculation processing unit 35 performing calculation using the following equation (1).
Therefore, a voltage corresponding to the difference in dissolved oxygen concentration between the surface layer 15 and the bottom layer 16 is applied to the motor of the driving water pump 25, and the driving water pump 25 rotates at a rotation speed corresponding to this, so that the lake water and the like can be efficiently used. When it is circulated and the difference falls within the allowable range ΔDO, the drive water pump 25 stops.
[0019]
In this embodiment, lake water or the like was circulated by the dissolved oxygen concentration detected using the sensors 26a and 26b. The water temperature of the lake water or the like is shown in FIG. 4 in the summer when the dissolved oxygen concentration in the bottom layer 16 decreases. Like the dissolved oxygen concentration, it is high in the surface layer 15 and low in the bottom layer 16.
[0020]
Therefore, a water temperature sensor can be used in place of the dissolved oxygen concentration sensor, and the control flow in this case is as shown in FIG. 5, and the calculation formula of the output voltage of the DC power supply unit 37 performed by the arithmetic processing unit 35 is as follows: (2)
Output voltage = C 2 × [surface layer temperature− (bottom layer temperature + ΔT)] (2)
Here, ΔT is the allowable temperature range.
[0021]
As described above, in this embodiment, the case where the dissolved oxygen concentration sensor is used and the case where the temperature sensor is used have been described, but it is naturally possible to use these sensors in combination.
[0022]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is obtained by adding a solar panel 41, a storage battery 42, and a solar power control device 43 to the apparatus of the first embodiment shown in FIGS. The drive water pump 25 is driven by the generated electric power.
[0023]
In the present embodiment, the electric power generated by the solar panel 41 is supplied to the drive pump 25 to operate it during the daytime, and the surplus electric power is stored in the storage battery 42. The command signal from the arithmetic processing unit 35 is transmitted to the solar power control device 45, and the required power is supplied from the solar panel 41 and the storage battery 42 to the drive pump 25.
[0024]
When this power is insufficient, a signal related to insufficient power is transmitted from the solar power control device 45 to the arithmetic processing unit 35, and a command signal for supplying power corresponding to the insufficient power is sent from the arithmetic processing unit 35 to the DC power supply unit. The drive water pump 25 is driven by applying electric power supplied from outside and supplied from the outside.
[0025]
In the case of the first and second embodiments described above, the motors of the drive water pump are both driven by a DC power source, and the number of revolutions is controlled by adjusting the voltage. It is also possible to control the rotational speed by adjusting.
[0026]
【The invention's effect】
A drive control device for a water flow generator according to the present invention includes a water flow generator provided in a bottom layer of a closed water area and a drive water pump provided in a surface layer. And a sensor for detecting the concentration of dissolved oxygen disposed on the bottom layer and a controller for inputting the detection signal from the sensor and driving the driving water pump at a rotational speed corresponding to the concentration difference of the dissolved oxygen. As a result of the provision, it becomes possible to automatically operate the drive water pump in accordance with the change in the water quality, and therefore it is possible to efficiently prevent the water quality from being lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a drive control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart in the case of controlling with a dissolved oxygen concentration according to the first embodiment.
FIG. 4 is a relationship diagram according to the first embodiment, where (a) is a relationship between water depth and water temperature, and (b) is a relationship diagram between water depth and dissolved oxygen concentration.
FIG. 5 is a flowchart for controlling with the water temperature according to the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a drive control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram according to the second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
15 Surface layer 16 Bottom layer 21 Outer cylinder 23 Water flow generation part 24 Drive water supply hose 25 Drive water pumps 26a, 26b Dissolved oxygen concentration sensors 27a, 27b Signal cable 28 Power cable 29 Controller 35 Arithmetic processing part 37 DC power supply part 41 Solar panel 42 Storage battery 45 Solar power control device